Elektrik Enerji Piyasasında Arz-Talep Dengesi ve Fiyat Etkileşimi · 2019-09-14 · Y. BİÇEN/...
Transcript of Elektrik Enerji Piyasasında Arz-Talep Dengesi ve Fiyat Etkileşimi · 2019-09-14 · Y. BİÇEN/...
©2016 Published in 4th International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science 3-5 November 2016 (ISITES2016 Alanya/Antalya - Turkey)
*Corresponding author: Address: Elektronik ve Otomasyon Bölümü, Düzce Üniversitesi, 81010, Düzce TÜRKİYE
E-mail address: [email protected]
Elektrik Enerji Piyasasında Arz-Talep Dengesi ve Fiyat Etkileşimi
1Yunus BİÇEN
*1Elektronik ve Otomasyon Bölümü, Düzce Üniversitesi, Türkiye
Özet Türkiye elektrik enerji piyasa yapısı 2000’li yılların başından itibaren hızlı bir değişim ve gelişim
göstermektedir. Gelişen teknolojiyle beraber, yenilenebilir enerji kaynaklarının artan bir oranda
sisteme dahil edildiği, büyük yada küçük ölçekli arz veya talep kısmında bulunan tüm paydaşların bir
arada bulunduğu çok değişkenli/yönlü bir sistem oluşturulmuştur. Oluşturulan enterkonnekte sistem
yapısıyla ülke sınırları içinde veya dışında farklı üretici ve tüketiciler arasından spot veya türev bazlı
ticaretin kapıları açılmıştır. Dolayısıyla elektrik enerji piyasası çok oyunculu ve rekabetin serbest
piyasa şartlarında gerçekleştiği bir ortama dönüşmüştür. Piyasa yapısı gereği bir yandan arz talep
dengesi sağlanmaya çalışılırken bir yandan da fiyatlandırma süreçlerinin optimum şekilde
tamamlanması gerekmektedir. Fiyatlandırma süreçleri arz talep dengesi başta olmak üzere, rekabet
koşulları, devlet/özel sektör stratejik planlamaları/yatırımları, politik, ekonomik, sosyal olaylar ile
diğer fiziksel etkenlere bağlı olarak etkilenmektedir. Buradaki etkilenme kısa, orta ve uzun vadede
kendini gösterebilmektedir. Bu çalışmada arz talep dengesi temelinde güncel piyasa yapısındaki piyasa
takas fiyatı değişimleri incelenmiştir. Gün öncesi piyasasında oluşan fiyatlar üzerindeki dış unsurların
etki büyüklüğü ve süresi analiz edilmeye çalışılmıştır. Çalışmada kullanılan veriler, EPİAŞ raporlama
ve şeffaflık platformları, YTBS yük tevzi bilgi sistemi veri tabanlarından elde edilmiştir.
Anahtar kelimeler: Arz-talep, elektrik enerjisi, PTF, GÖP
1. Giriş
Dünyada enerji sektöründeki gelişmeler ve enerjiye olan talebin her geçen gün artıyor olması
ülkelerin kendi enerji politikalarını belirlerken günün şartlarına uygun olarak yapılandırmalarını
zorunlu kılmaktadır. Elektrik enerjisi özelinde bakıldığında hızla serbest piyasa yapısına geçiş
görülmektedir. Bu bağlamda enerji borsaları içerisinde elektrik enerji transferi ve ticareti ülke
sınırlarında veya sınır dışı olarak gerçekleştirilebilmektedir. Teknolojik açıdan akıllı şebeke
yapılarının hâkim olduğu ülkeler bu piyasa yapısının oluşmasında ve yönetilmesinde belirleyici
olmaktadır. Elektrik enerji borsalarında Almanya & Avusturya ortaklığında EPEX+EXAA spot
piyasalarının diğer ülkelerde faaliyet gösteren Danimarka (NORTPOOL), İsveç (NORTPOOL),
Çek Cumhuriyeti (OTE), Polonya (POLPX), İsviçre (EPEX), Fransa (EPEX) vb. gibi birçok
piyasayla ortak faaliyetleri bulunmaktadır [1].
Türkiye 2000’li yılların başından itibaren özelliklede elektrik enerjisinde piyasanın
serbestleşmesine dönük birçok yapısal dönüşüm geçirmiştir. Gelinen nihai aşamada, Enerji
Piyasaları İşletme A.Ş. (EPİAŞ) 1 Eylül 2015 tarihinde lisans alarak çalışmalarına başlamıştır.
EPİAŞ bünyesinde 30% hisse BİST (Borsa İstanbul), 30% hisse ise TEİAŞ’a ait olup 40%’lık bir
oran özel sektör katılımına açılmıştır [2]. Elektrik enerji piyasası yapısı, uzun vadeli ikili
Y. BİÇEN/ ISITES2016 Alanya/Antalya - Turkey 1156
anlaşmalar, gün öncesi piyasası, gün içi piyasası ve dengeleme güç piyasası olarak dört kısımda
irdelenebilir. Bu çalışmada elektrik piyasasında arz-talep dengesi ve fiyatlandırma
mekanizmasında etkili olan faktörler analiz edilecektir.
2. Piyasa Yapısı
Elektrik enerjisi piyasa yapısı temelde, üretim ve dağıtım maliyetlerinin optimum şekilde
düzenlenmesi, enerji arz güvenliğinin sağlanması, kayıp kaçakların azaltılması, yatırım
maliyetlerinin özel sektör dinamikleriyle ve hızlı bir şekilde gerçekleştirilmesi, piyasa yapısı
içerisinde bulunan tüm paydaşların rekabet ortamında son kullanıcı lehine fayda üretmesini
sağlamayı amaçlamaktadır [3]. Bu amaçla piyasa yapısı farklı özelliklerde, ancak birbirini
tamamlayan yapılar olarak Şekil 1’deki gibi tasarlanmıştır.
Şekil 1. Elektrik enerjisi piyasa yapısı
2.1. İkili anlaşmalar (İA)
Türkiye Elektrik Piyasasında 4628 Sayılı Elektrik Piyasası Kanunu ile TEAŞ yerini EÜAŞ,
TEİAŞ ve TETAŞ’a bırakmış ve elektrik ticareti arz güvenliğini hedefleyen bir sistem içerisinde
ikili anlaşmalar ile yürütülmüştür [4]. İkili anlaşmalar gün öncesi piyasası için referans fiyat
oluşturma noktasında önemini günümüz piyasa yapısı içerisinde sürdürmektedir. İkili anlaşmalar
piyasa yapısı itibariyle fiyat/miktar riskine karşı korunma ve uzun vadeli arz güvenliğini esas
almaktadır. Dolayısıyla arz-talep dengesi açısından bakıldığında uzun süreli tahminler
çerçevesinde ticaretin gerçekleştiği ve fiyat dalgalanmasının az olduğu bir piyasa yapısıdır.
Burada taraflar arasında yatırım stratejilerinin ve arz-talebe ilişkin uzun süreli tahmin
yöntemlerinin önemi büyüktür.
2.2. Gün öncesi piyasası (GÖP)
2004 yılında dengeleme ve uzlaştırma yönetmeliği ile Gün Öncesi Dengeleme sistemine ve
sonrasında 2011 yılı itibariyle Gün Öncesi Piyasa sistemine geçilmiştir [2,5]. Katılımın
gönüllülük esasına dayandığı bir piyasa olup, teklif edilen fiyat ve miktarlar günlük olarak ve saat
bazında belirlenmektedir. Böylece katılımcıların yaptıkları ticaretten doğan alacaklarının günlük
olarak uzlaştırılması sağlamaktadır [6]. Gün öncesi piyasası fiyatları belirlenirken ikili anlaşma
fiyatları referans alınmaktadır. Ancak bu fiyatlar başta arz-talep dengesi olmak üzere gün
öncesinden öngörülebilir başka birçok dış etkenden etkilenebilmektedir [7]. Fiyatları etkileyen
faktörlerden başlıcaları aşağıdaki gibi sıralanabilir.
İkili anlaşmalarGün öncesi
piyasası Gün içi piyasası
Dengeleme güç piyasası
Y. BİÇEN/ ISITES2016 Alanya/Antalya - Turkey 1157
Arz-talep dengesi ve mevsimsellik (hafta içi-dışı ve aylar)özelikleri
Kurulu ve üretilen güç
Santral çeşidi
Santral işletim politikaları/girdi maliyetleri/arıza-bakım-onarım
İklim şartları
Yenilenebilir enerji çeşitliliği ve oranı
Gün öncesi piyasasında tipik bir haftalık yük eşleme miktarı ve piyasa takas fiyatı değişimi Şekil
2’de gösterilmektedir. Burada görüldüğü üzere fiyattaki dalgalanma yük miktarı ile ilişkilidir.
Zaman serisinde gün ve hafta içerisindeki dalgalanmalar mevsimsellik özelliklerini
barındırmaktadır. Hafta sonu özellikle Pazar günü itibariyle yük ve fiyat noktasındaki azalma
belirgindir. Ancak resmi tatiller, bayramlar veya arz-talep dengesini etkileyecek olağandışı
durumlar serideki mevsimselliği genellikle bozmaktadır.
Şekil 2. Bir haftalık (2016-1-8 Ağustos) yük eşleme ve piyasa takas fiyatı değişimleri (EPİAŞ)*
Fiyatlar üzerindeki etkiler özelliklerine göre uzun veya kısa vadede kendini gösterebilmektedir.
Örneğin Türkiye özelinde iklim şartlarının etkisi yıl bazında daha net ortaya çıkmaktadır. Şekil
3’ten anlaşıldığı üzere, 2014 yılı 2015 yılına göre daha kurak geçmiş ve fiyatlar daha yüksek
oranda seyretmiştir. Bir önceki yıla göre 2015 yılındaki fiyat düşüşlerinde YEKDEM
kapasitesindeki artışın ve kurulu gücü yüksek santrallerin devreye girmesinin de payı yadsınamaz
[6]. Yağış ve su kaynaklarına bağlı enerji üretim sistemleri göreceli olarak daha az olan ülkeler
(Hollanda ve Almaya gibi) için fiyatların kuraklıktan etkilenme oranları Türkiye’den daha az
olacaktır. Bununla beraber her ülkenin enerji üretim santrallerinin tipleri, verimleri ve kaynak
olarak dışa bağımlılıkları bu ülkelerdeki piyasa fiyatlarını belirlemede kritik öneme sahiptir.
Örneğin Fransa elektrik enerjisi üretiminde nükleer kaynaklardan önemli ölçüde yararlanırken,
Hollanda gaz ve kömür kaynaklı üretim gerçekleştirmektedir [8]. Şüphesiz ki gaz fiyatlarındaki
küresel değişim Hollanda ve Türkiye’deki elektrik enerjisi piyasa fiyatlarını önemli ölçüde
etkileyecektir. Türkiye’de 13.02.102 tarihinde yaşanan doğal gaz arzı sıkıntısı ve buna bağlı bazı
manipülatif nedenlerle Şekil 4’de görüldüğü gibi piyasa fiyatları 2000TL/MWh seviyelerini
görmüş ancak bu durum kalıcı olmamıştır.
Y. BİÇEN/ ISITES2016 Alanya/Antalya - Turkey 1158
Şekil 3. Aylar ve yıllar bazında piyasa takas fiyatı (PTF) değişimleri*
Benzer konuyla ilgili bir başka güzel bir analizi Ata Ç. (2016) yapmıştır [7]. Buna göre Rusya ile
24 Kasım 2015’te yaşanan uçak krizi piyasadaki risk algısını artırmış ve ortalama fiyatları
155TL/MWh’den 161.9TL/MWh seviyesine çıkarmıştır. Ardından, 8 Aralık 2015 tarihinde
yaşanan İran hattındaki gaz arzı düşüşü nedeniyle fiyatlar 170.5TL/MWh seviyelerine kadar
ulaşmıştır. Sonrasında alınan tedbirler ve yapılan alternatif anlaşmalar neticesinde risk algısı ve
kaynak arzı sıkıntısı düşürülmüş, buna paralel olarak fiyatlar da oldukça alt seviyelere (15 Şubat
2016: 115.5TL/MWh) düşmüştür [7]. Burada bahsi geçen örnek bir yıldan kısa sürede aylar
bazında etkili olmuştur. Ancak yaşanacak krizin nedeni ve büyüklüğüne göre daha uzun veya
kısa süreli etkilerden söz edilebilir.
Şekil 4. Yirmi günlük süre içerisinde saatlik olarak değişen piyasa takas fiyaları*
100
150
200
250
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Fiya
t (T
L/M
Wh
)
Aylar
PTF Puant OrtalamalarıYıl 2014
Yıl 2015
120
140
160
180
2011 2012 2013 2014 2015
Fiya
t (T
L/M
Wh
)
Yıllar
Yıllık PTF ortalamaları
0
500
1000
1500
2000
2500
PTF
(TL
/MW
h)
Saatlik PTF değişimleri
Y. BİÇEN/ ISITES2016 Alanya/Antalya - Turkey 1159
2.3. Gün içi piyasası (GİP)
1 Temmuz 2015 tarihi itibariyle faaliyete başlayan gün içi piyasası benzer şekilde katılımın
zorunlu olmadığı bir piyasadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının ve özellikle de rüzgâr kaynaklı
santrallerin üretimlerinin diğer santrallere nazaran gün öncesinden tahmin edilebilirliği güçtür.
Yenilenebilir enerji tesislerinin üretimlerine ilişkin gün içinde ve birkaç saatlik aralıklarla
yaptıkları tahmin sonuçları, bir gün öncesinden yaptıkları tahmin sonuçlarına göre çok daha az
hatalı olmaktadır [9]. Gün içi piyasası, özellikle yenilenebilir enerji kaynaklarının üretim
tahminlerinden veya ani gelişen arıza durumlarından kaynaklanan dengesizlik maliyetlerinin gün
öncesi piyasasına göre daha aza indirgenmesini sağlamıştır. Gün içi piyasası temelde gün öncesi
ve dengeleme güç piyasası ile eşgüdümlü çalışan sürekli ticaretin yapılabildiği ve teslimat
zorunluluğu bulunan bir piyasadır. Gün içi piyasasında teklifler saatlik olarak yapılır ve fiziksel
teslimattan iki saat öncesine kadar güncellenebilir. Hali hazırda işlem hacmi bakımından gün
öncesi piyasasına göre oldukça az olduğu Şekil 5’te görülebilir [10]. Ancak yenilenebilir kaynaklı
enerji üretim santrallerinin sisteme dâhil olmasıyla beraber buradaki işlem hacminin de artması
beklenmektedir.
Şekil 5. 27 Haziran - 03 Temmuz 2016 tarihleri arasındaki piyasa hacmi dağılımı (EXIST, 2016)
2.4. Dengeleme güç piyasası (DGP)
TEİAŞ sorumluluğunda işletilen piyasada, piyasa oyuncularının gün öncesinden verdikleri yük
alma/atma teklifleri arz-talep dengesine bağlı olarak gerçek zamanlı dengelenir [4]. Gün öncesi
ve gün içi piyasada gerçekleştirilen işlemlerin amacı dengeleme güç piyasasında karşılaşılacak
gerçek zamanlı yüksek fiyat riskinden ve buna ek olarak ödenen ceza maliyetlerinden
kaçınmaktır [11]. Buna rağmen ortaya çıkan gerçek zamanlı sistem dengesizliklerini çözmek
dengeleme güç piyasasının sorumluluğundadır. Dolayısıyla bu piyasadaki amaç ticaret
yapmaktan ziyade sistemin anlık dengeye oturtulmasını ve yeterli arz kalitesini sağlayacak
şekilde ayarlanmasını sağlanmaktır. Gerçek zamana yakınlığı dolayısıyla gün içi piyasasında
verilen tekliflerin sistem marjinal fiyatları üzerinde de etkisi bulunmaktadır [11]. Çünkü enerji
dengesizliğine düşmüş oyuncular gün içi piyasasında alım-satımlar gerçekleştirmek suretiyle
dengesizlik maliyetlerini azaltma imkânı bulmaktadırlar. Böylece bir yandan sistem dengesizliği
düzeltilmiş olurken bir yandan da dengeleme güç piyasasında oluşabilecek yüksek risklerin
önüne geçilmektedir.
Y. BİÇEN/ ISITES2016 Alanya/Antalya - Turkey 1160
Gün öncesi piyasada oluşan piyasa takas fiyatları (PTF) ve dengeleme güç piyasasında ortaya
çıkan gerçek zamanlı sistem marjinal fiyatlarının (SMF) her zaman birbirine yakın olması istenir.
Gün içi piyasası da bu amacı gerçekleştirmek için hizmet eder. Şekil 6’da bir haftalık periyotta
gösterilmiş olan PTF ve SMF fiyat grafikleri incelendiğinde, SMF’nin PTF’ye oranla çok daha
değişken olduğu genellemesi yapılabilir. Bunun dışında çok daha uzun süreli SMF zaman
serilerinde, PTF’ye göre ± pik nokta genliklerinin fazla olduğu da söylenebilir. Gün içi piyasası
olmadığı durumlarda dengesizlik maliyetleri çok daha belirgin gözükmekte iken, gün içi
piyasasının sisteme dâhil edilmesiyle PTF ve SMF değişimleri birbirine daha yakın seyretmeye
başlamıştır. Akıllı şebeke yapıları ve hızlı devreye girip çıkabilen santralların daha etkin
kullanılması yoluyla gün içi piyasasında yapılan ticaretin gerçek zamana yaklaştırılması bu farkın
daha da azalmasını sağlayacaktır.
Şekil 6. Bir haftalık periyotta ve saatlik bazda PTF ve SMF değişimleri*
Gün içi piyasasında kontrat bazında minimum ve maksimum eşleme fiyat değişimleri
incelendiğinde genellikle PTF değişimlerine yakın seyrettiği görülmektedir. Ancak gerçek
zamanda ortaya çıkabilecek öngörülememiş dengesizlikler (arıza veya yenilenebilir enerji üretim
dengesizlikleri gibi) nedeniyle Şekil ‘7’deki gibi pik fiyat oluşumları gözlemlenebilir.
Şekil 7. Bir haftalık periyotta ve saatlik kontrat bazında minimum ve maksimum eşleşme fiyatları*
3. Sonuç ve Değerlendirme
Türkiye elektrik piyasası serbestleşme yolunda önemli mesafeler kaydetmiş ve birbirini
destekleyen piyasa yapıları oluşturulmuştur. Oluşturulan piyasa yapılarındaki amaç özel sektör
katılımını ve karşılıklı ticaret hacmini artırarak son kullanıcılar lehine fayda üretmektir. Bunu
yaparken oluşabilecek dengesizlik maliyetlerinden kaçınılması gerekmektedir. Bu noktada her bir
piyasa yapısı için arz-talep dengesi ve fiyatlandırma tahmin stratejileri son derece önem arz
0
100
200
300
400
500
06/06/2016 07/06/2016 08/06/2016 09/06/2016 10/06/2016 11/06/2016 12/06/2016
Fiya
t (T
L/M
Wh
) PTF(TL/MWh)
SMF(TL/MWH)
0
100
200
300
400
500
06/06/2016 07/06/2016 08/06/2016 09/06/2016 10/06/2016 11/06/2016 12/06/2016
Fiya
t (T
L/M
Wh
) Gün içi piyasası (min eşleşme fiyatı)
Gün içi piyasası (max eşleşme fiyatı)
Y. BİÇEN/ ISITES2016 Alanya/Antalya - Turkey 1161
etmektedir. Arz-talep denge faktörü, fiyatlandırma fonksiyonunda ana bileşen olsa da özellikle
yeni piyasa yapılarında gerçek zamana yakınlıkları nedeniyle farklı birçok parametre fiyat
belirleme stratejileri üzerinde etkili olmaktadır. Fiyat üzerinde etkili olan faktörlerin türü, etki
büyüklüğü ve periyotları piyasa yapısının özelliklerine göre değişkenlik göstermektedir. Örneğin
uzun süreli politik etkenler ikili anlaşmalar düzeyinde etkisini gösterirken, gün öncesi ve gün içi
piyasalarında ortalama fiyatlar üzerinde dolaylı bir etkisi olmaktadır. Ancak yeni bir santralin
devreye alınması, planlı arıza-bakım hizmetleri gibi nedenler gün öncesinden bilinebildiği için
gün öncesi piyasasında etkisini göstermektedir. Çok daha kısa süreli olarak, yenilenebilir
kaynaklı santrallerin üretim dengesizlikleri, teklif uyarınca devreye alınması gereken santralde
yaşanabilecek arızalar vb. faktörler gün içi piyasa fiyatlarında belli oranlarda etkilere neden
olmaktadır. Nihai olarak tüm piyasa türleri içerisinde birtakım nedenlerle dengelenememiş yükler
dengeleme güç piyasası yoluyla dengelenerek çözüme kavuşturulmaktadır.
Kaynaklar
[1] Ziel, F., Steinert, R., Husmann, S. Forecasting day ahead electricity spot prices: The impact of
the EXAA to other European electricity markets. Energy Economics, 2015; 51, 430-444.
[2] Biçen, Y., Gürel, AE. Sürdürülebilir Enerji Bağlamında Dünya ve Türkiye’deki Genel
Durum: Fırsatlar ve Gelecek Perspektifleri. International Conference on Engineering Technology
and Applied Sciences, Turkey, 21-22 April 2016.
[3] DPT. Elektrik Enerjisi Sektörü Reformu ve Özelleştirme Strateji Belgesi, 2004/3 Sayılı YPK
Kararı, http://3 mevzuat.dpt.gov.tr/ypk/2004/03.pdf. (01.04.2016 tarihli erişim).
[4] Dünya Bankası. Türkiye Enerji Sektöründe Dönüşüm Önemli Aşamalar ve Zorluklar. Enerji
ve Madencilik Küresel Uygulaması Avrupa ve Orta Asya Bölgesi, Rapor No: ACS14951, 2015.
[5] TETAŞ. 2015-2019 Stratejik Planı, Türkiye Elektrik Ticaret Ve Taahhüt A.Ş. Genel
Müdürlüğü, 2015.
[6] EPİAŞ. Elektrik Piyasaları 2015 Yılı Verileri. Piyasa Operasyonları Direktörlüğü, Rapor,
https://www.epias.com.tr/mp-include/uploads/2016/05/1463910483_2015-yili-raporu.pdf,
(25.08.2016 tarihli erişim).
[7] Ata, Ç. Piyasa Yapıcısı Gözüyle Elektrik Sözleşmelerinde Spot Piyasa ve VİOP Etkileşimi,
Naksan Enerji, 2016.
[8] De Menezes, LM., Houllier, MA., Tamvakis, M. Time-varying convergence in European
electricity spot markets and their association with carbon and fuel prices. Energy Policy, 2016;
88, 613-627.
[9] Bahadır, M., Ersoy, Ş. Rüzgâr Enerjisi Santralları Üretim Tahmininin Bilinmesinin Önemi,
Türkiye Elektrik İletim A.Ş. 2010.
[10] EXIST. Elektrik Piyasaları Haftalık Raporu – (26. Hafta). EPIAŞ, 2016.
[11] Sitti, K. Day-Ahead Market vs. Intraday Market, Turkish Energy Foundation (TENVA-
2015).
* Çalışmada kullanılan veriler; https://www.epias.com.tr/ https://seffaflik.epias.com.tr/transparency/
https://rapor.epias.com.tr/rapor/ https://ytbs.teias.gov.tr/ytbs linklerinden elde edilmiştir.
(Tüm linklere erişim 20.08.2016 tarihinde test edilmiştir.)